无线传感器网络能量均衡的数据收集协议研究

摘要

无线传感器网络适用于在恶劣的场景中进行信息获取,是一种新型的网络。无线传感器网络通过将传感器节点感知的数据通过单跳或者多跳的方式发送给基站,然后由基站通过互联网、卫星等发送给用户,从而达到监测对应的网络环境的目的。数据收集是WSN实现网络环境监测、勘测地形等应用的基础,数据收集协议很大程度上决定了网络的生命周期以及网络数据的延迟;所以针对不同的传感器网络场景设计一个较优的数据收集协议至关重要。目前为止,针对一些网络场景的数据收集协议依旧存在诸多的缺陷,如:只片面的考虑了网络的生命周期,而忽略了网络的数据延迟,导致数据的高丢失率和较大延迟等;这为我们的深入研究留下了很大空间。
　　本文针对数据收集协议的研究现状进行了深入的研究,并在两种不同的网络场景下设计了相应的数据收集协议。
　　(1)基于现有研究对半汇聚无线传感器网络的研究较少,部分针对半汇聚网络的数据收集协议依然存在诸多缺陷;如只片面考虑了网络生命周期却造成了较大的数据延迟或只考虑延迟而忽略了网络节点的负载均衡等。为解决这些问题,本文在半汇聚无线传感器网络中,提出了构造最大化网络生命周期的最短路径树的数据收集协议MMLAT。MMLAT能够保证网络能量均衡的收集数据并有效降低延迟;其综合考虑了数据延迟和网络寿命两个方面的因素,仿真实验结果表明MMLAT能够在保证网络较低延迟的情况下,最大化网络的生命周期。
　　(2)为最大化泛在数据收集的网络生命周期,提出了一种低能耗的网络路径重构协议MULAC。MULAC数据收集协议根据相近节点收集到的数据具有极大的相似性等特点;在原有的数据传输路径基础上进行部分的调整,这样设计出的路径调整方案,能够有效的降低路径调整过程中的能耗;调整后的路径依然能够将之前路径中的数据发送到Sink,确保了数据传输的连通性,降低了数据的丢失率。

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第一章 绪论

1.1 研究背景

1.2 研究内容和创新点

1.3 论文结构

第二章 无线传感器网络的数据收集协议

2.1 数据收集协议综述

2.2数据收集协议的国内外研究现状

2.3本章小结

第三章 半汇聚WSN中低能耗、低延迟的数据收集协议研究

3.1 引言

3.2 网络模型及问题描述

3.3 MMLAT算法

3.4 仿真实验与结果分析

3.5 本章小结

第四章 最大化WSN生命周期的泛在数据收集协议研究

4.1引言

4.2网络模型及问题描述

4.3 MULAC协议的设计与分析

4.4 仿真实验与结果分析

4.5 本章小结

第五章 总结与展望

5.1 全文总结

5.2 研究展望

参考文献

致谢

攻读硕士学位期间参加的科研项目

攻读硕士学位期间发表和录用的论文